ממריסטור

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

ממריסטור (מאנגלית הלחם המילים "memory resistor" - "נגד זיכרון") הוא רכיב חשמלי פסיבי אשר קיומו התאורטי נובע מטעמי סימטריה מתמטיים. ההשערה על קיומו הוצגה על ידי פרופסור לאון צ'ואה במאמר שפרסם בשנת 1971. מקובל כיום לפיכך להתייחס אליו כרכיב החשמלי הפסיבי הרביעי: בנוסף לנגד, קבל וסליל. בשנת 2008 פורסם מאמר של חברת HP במגזין נייצ'ר ובו תיארו החוקרים, בראשותו של סטן ויליאמס, כיצד התקן TiOx שהם ייצרו, מגלה תכונות "ממריזטיביות". מאז יוצרו סוגים שונים של ממריסטורים בחברות שונות, כדוגמת STT MRAM. נציגים של חברת HP ציינו שעד סוף 2013 ניתן לצפות להשקה של רכיב ממריסטור כהתקן בשיווק מסחרי‏[1].

הסימטריה המתמטית[עריכת קוד מקור | עריכה]

חוק אוהם: \ V = I R

משוואת הקבל: \ C = \frac{Q}{V}

משוואת הסליל:\ L = \frac{\Phi_B}{I}

המתח כנגזרת השטף(חוק לנץ): V=-\frac{{d}\Phi_B}{{d}t}

הזרם כנגזרת המטען: I = \frac{dQ}{dt}

ממשוואות אלו ניתן לשרטט את הדיאגרמה הבאה:

דיאגרמת הסימטריה, כאשר הממריסטור משלים את החלק החסר

ניתן לראות כיצד הממריסטור מהווה את החוליה החסרה המקשרת בין השטף המגנטי למטען החשמלי. מכיוון שכך, ניתן לגזור את משוואת הקשר שבין השטף המגנטי למטען, ולקבל שני סוגי ממריסטורים:

ממריסטור נשלט שטף:

\ V = M(Q(t))I(t) , כאשר \ M מוגדר להיות משתנה המצב של הממריסטור לפי הקשר \  M(Q)=\frac{d\Phi_B(Q)}{dQ}

ממריסטור נשלט מטען:

\ I = W(\Phi_B(t))V(t) , כאשר \ W מוגדר להיות משתנה המצב של הממריסטור לפי הקשר \  W(\Phi_B)=\frac{dQ(\Phi_B)}{d\Phi_B}

מאפיינים בסיסיים[עריכת קוד מקור | עריכה]

ממריסטור הינו רכיב בעל התנגדות חשמלית משתנה, המתבטאת באופיין היסטרזיס של עקומת המתח-זרם שלו. ניתן לשנות את התנגדותו על ידי הזרמת זרם חשמלי גדול בממריסטור נשלט מטען (או הפעלת ממתח גדול בממריסטור נשלט שטף), אולם על ידי הזרמת זרמים קטנים מספיק, התנגדותו תהיה קבועה, ונוכל למדוד אותה באמצעים המקובלים. הסיבה לכך היא שהזרמת הזרם (או הפעלת המתח) משנה את משתנה המצב של הממריסטור ולכן גם את התנגדותו האפקטיבית, אולם ישנם "זרמי סף" ו "מתחי סף" שהינם מספיק קטנים כדי לא לחולל שום שינוי במצבו של הממריסטור. הדבר דומה לבעיה ידועה ממכניקה בה כוח הפועל כנגד כוח חיכוך סטטי, אינו גורם לתאוצה או שינוי כלשהו, אם הוא אינו גדול מחיכוך סטטי זה.

בשל תכונות אלו, ניתן לחשוב על ממריסטור כעל רכיב מיתוג אפשרי. על ידי הזרמת זרם רב ולזמן מספיק בכיוון אחד של ההתקן, נוכל לקבוע את התנגדותו לערך ידוע, ולערך אחר על ידי הזרמת זרם הכיוון השני. פעולת קריאת המידע, תוכל להתבצע ללא פריקה או טעינה של קבל כמקובל כיום בחלק מן הזיכרונות האלקטרוניים, אלא על ידי הזרמת זרם הנמוך מזרם הסף, ומדידת המתח על ההתקן.

בנוסף לכך, אין ההתנגדות של הממריסטור צפויה להשתנות עם הזמן אם לא יוזרם דרכו זרם, ולהבדיל מקבל שבו כמות המטען שבו, המהווה את המידע הבינארי האצור עליו, זולגת עם הזמן -דבר המצריך רענון וטעינה מחודשת של הקבל מידי זמן, בממריסטור המידע (שהוא ההתנגדות עצמה) אינו אובד ואין הממריסטור זקוק לרענון וטעינה מחודשת. משום כך, עוסקים כיום בתחום זה מספר הולך וגדל של חוקרים, המקווים כי יתגלו בממריסטור תכונות אלו אשר יאפשרו בעתיד צמצום ההספק בהתקנים אלקטרוניים.

ב-HP מצפים‏[1] לשווק רכיבי זיכרון מבוססי ממריסטור עם ביצועים של מ-10 ננו-שניות לקריאה, וכ-0.1 ננו שניות לכתיבה (או מחיקה) - שתישמר לאורך זמן בקנה מידה של שנים, ולאפשר שילוב של זיכרון בלתי נדיף בנפח של כ-2 גיגה בייט בתוך רכיבים אלקטרוניים כדוגמת מעבדים.

סימולציה לממריסטור נשלט שטף מבוסס Titanium Dioxide[עריכת קוד מקור | עריכה]

אופיין מתח זרם של ממריסטור נשלט מטען ובעל מתח סף בזרם חילופין

בסימולציה זאת, הוזרם זרם חליפין בתדירות קבועה דרך ממריסטור ונמדד המתח בין הדקיו. התקבל גרף של המתח כנגד הזרם אשר עבר בהתקן בכל רגע.ניתן לראות כאן כיצד באה לידי ביטוי התנגדותו המשתנה של הממריסטור: בעוד שעבור נגד רגיל היו מתקבלים שיפועי מתח/זרם קבועים בערכם, בגרף ניתן לראות שיפועים משתנים.

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. ^ 1.0 1.1 פיטר קלארק, EE Times: HP ו-Hynix מתכוונות להשיק ממריסטור ב-2013, באתר טכנולוגיות


P physics.svg ערך זה הוא קצרמר בנושא פיזיקה. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולהרחיב אותו.